JPH10236768A - 作業機の制御装置 - Google Patents
作業機の制御装置Info
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- JPH10236768A JPH10236768A JP4039897A JP4039897A JPH10236768A JP H10236768 A JPH10236768 A JP H10236768A JP 4039897 A JP4039897 A JP 4039897A JP 4039897 A JP4039897 A JP 4039897A JP H10236768 A JPH10236768 A JP H10236768A
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Abstract
に際して作業機の姿勢情報を考慮することで、作業機の
制御精度のより一層の向上を図る。 【解決手段】 ブーム33と伸縮用油圧アクチュエータ
5と起伏用油圧アクチュエータ6と該各油圧アクチュエ
ータ5,6をそれぞれ駆動制御する各駆動制御手段1
3,23と起伏用及び伸縮用の各操作手段1,2とを備
えた作業機の制御装置において、起伏角度検出器4と、
ブーム長さ検出器3と、上記ブーム33の伸縮動作時に
上記伸縮用操作手段1の操作信号に加えて、上記ブーム
の長さと起伏角度とを考慮して伸縮制御出力を演算する
制御出力演算手段11とを備える。かかる構成によれ
ば、上記ブーム33の伸縮動作時には、上記制御出力演
算手段11において上記伸縮用油圧アクチュエータ5の
制御出力が、上記伸縮用操作手段1の操作信号に加え
て、上記ブームの伸縮長さと起伏角度とを考慮した上で
演算され、作業機の作業状態により一層適した制御出力
が得られる。
Description
レーン車等の伸縮式ブームを備え且つ該伸縮式ブームを
油圧アクチュエータにより起伏及び伸縮自在とした作業
機の制御装置に関するものである。
ーの操作によって指示された目標速度で動作させるべ
く、該動作に係わる油圧アクチュエータの制御出力を演
算し、この制御出力に基づいて制御バルブを作動させて
上記油圧アクチュエータを駆動するようになっている。
は、上記操作レバーの操作に対応する上記「目標速度」
を基礎として基本的な制御出力を算出し、さらに、この
基本的な制御出力に、油圧アクチュエータの加速度ある
いは減速度に対応した制御出力を加算して最終的な制御
出力とするのが従来一般的な演算方法であって、これに
より精度の高い駆動制御を実現するようにしていた。
尚、このように基本的な制御出力に、加速度あるいは減
速度に基づく制御出力を加算するのは、譬え同じ目標速
度であっても、油圧アクチュエータの実際の動作に必要
な制御出力は、該油圧アクチュエータの動作が加速され
る場合と減速される場合とでは異なることを考慮したも
のである。
動する油圧アクチュエータの制御出力の演算に際して該
油圧アクチュエータの加速度あるいは減速度を考慮した
としても、該油圧アクチュエータの負荷は作業機の姿勢
によっても変動するため、より高精度の駆動制御を行お
うとすれば、油圧アクチュエータの制御出力の演算に際
して、作業機の姿勢を考慮する必要がある。即ち、例え
ば、ブームの起伏動作についてみると、ブームの伸縮長
さに応じてブーム自重に基づく転倒側モーメントのアー
ム長さが変化し、またブームの起伏角度に応じて油圧シ
リンダの推力に基づく安定側モーメントのアーム長さが
変化することから、起伏動作を行わしめる上記油圧シリ
ンダにかかる負荷は、ブームの伸縮長さと起伏角度に応
じて変化することになる。従って、作業機の制御精度の
向上という観点においては、ブームの伸縮長さ、起伏角
度という作業機の姿勢に関する情報を油圧アクチュエー
タの制御出力の演算に際して考慮することが必要である
といえる。
ては、油圧アクチュエータの制御出力の演算処理に際し
て作業機の姿勢情報を考慮していなかったため、制御精
度の向上という点において一定の限界があった。
鑑み、油圧アクチュエータの制御出力の演算処理に際し
て作業機の姿勢情報を考慮することで、作業機の制御精
度のより一層の向上を図ることを目的としてなされたも
のである。
を解決するための具体的手段として次のような構成を採
用している。
なブームと、該ブームを起伏駆動及び伸縮駆動する起伏
用油圧アクチュエータと伸縮用油圧アクチュエータと、
該各油圧アクチュエータをそれぞれ駆動制御する起伏用
及び伸縮用の各駆動制御手段と、該各駆動制御手段にそ
れぞれ操作信号を出力する起伏用及び伸縮用の各操作手
段とを備え、該各操作手段を操作することで上記ブーム
を起伏及び伸縮させるようにした作業機の制御装置にお
いて、上記ブームの起伏角度を検出する起伏角度検出器
と、該ブームの伸縮長さを検出するブーム長さ検出器
と、上記ブームを伸縮させる時に上記伸縮用操作手段の
操作信号に加えて、上記ブーム長さ検出器の検出情報に
基づく上記ブームの伸縮長さと上記起伏角度検出器の検
出情報に基づく上記ブームの起伏角度とを考慮し、作業
状態に適した伸縮制御出力を演算してこれを上記伸縮用
駆動制御手段に出力する制御出力演算手段とを備えたこ
とを特徴としている。
なブームと、該ブームを起伏駆動及び伸縮駆動する起伏
用油圧アクチュエータと伸縮用油圧アクチュエータと、
該各油圧アクチュエータをそれぞれ駆動制御する起伏用
及び伸縮用の各駆動制御手段と、該各駆動制御手段にそ
れぞれ操作信号を出力する起伏用及び伸縮用の各操作手
段とを備え、該各操作手段を操作することで上記ブーム
を起伏及び伸縮させるようにした作業機の制御装置にお
いて、上記ブームの起伏角度を検出する起伏角度検出器
と、該ブームの伸縮長さを検出するブーム長さ検出器
と、上記ブームを起伏させる時に上記起伏用操作手段の
操作信号に加えて、上記起伏角度検出器の検出情報に基
づく上記ブームの起伏角度と上記ブーム長さ検出器の検
出情報に基づく上記ブームの伸縮長さとを考慮し、作業
状態に適した起伏制御出力を演算してこれを上記起伏用
駆動制御手段に出力する制御出力演算手段とを備えたこ
とを特徴としている。
とでそれぞれ次のような効果が得られる。
御装置によれば、上記ブームの伸縮動作時には、上記制
御出力演算手段において上記伸縮用油圧アクチュエータ
の制御出力が、上記伸縮用操作手段の操作信号に加え
て、上記伸縮用油圧アクチュエータの制御出力に影響を
及ぼす負荷変動要因である上記ブームの伸縮長さと起伏
角度とを考慮した上で、演算されるので、例えば従来の
ようにこれらの負荷変動要因を考慮することなく制御出
力を演算する場合に比して、作業機の作業状態により一
層適した制御出力が得られ、伸縮ブームの伸縮駆動にお
ける制御精度がさらに高められることになる。
御装置によれば、上記ブームの起伏動作時には、上記制
御出力演算手段において上記起伏用油圧アクチュエータ
の制御出力が、上記起伏用操作手段の操作信号に加え
て、上記起伏用油圧アクチュエータの制御出力に影響を
及ぼす負荷変動要因である上記ブームの伸縮長さと起伏
角度とを考慮した上で、演算されるので、例えば従来の
ようにこれらの負荷変動要因を考慮することなく制御出
力を演算する場合に比して、作業機の作業状態により一
層適した制御出力が得られ、伸縮ブームの起伏駆動にお
ける制御精度がさらに高められることになる。
適な実施形態に基づいて具体的に説明する。
えた作業機の一例としてクレーン車30を示している。
れた旋回台32に、多段伸縮式の伸縮ブーム33を起伏
自在に取り付けて構成される。そして、上記伸縮ブーム
33は、上記旋回台32との間に配置した起伏用油圧シ
リンダ6(特許請求の範囲中の「起伏用油圧アクチュエ
ータ」に該当する)の伸縮作動により起伏駆動されると
ともに、その内部に内装配置した伸縮用油圧シリンダ5
(特許請求の範囲中の「伸縮用油圧アクチュエータ」に
該当する)の伸縮作動により伸縮駆動される。尚、上記
伸縮ブーム33の旋回駆動は、上記旋回台32側に配置
した油圧モータ(図示省略)により行われる。
ーム33の位置情報としてその伸縮長さと起伏角度とを
それぞれ検出するブーム長さ検出器3と起伏角度検出器
4とが備えられている。さらに、上記旋回台32側に備
えられた運転室34には、伸縮操作レバー1と起伏操作
レバー2とを備えた操作盤35が設けられている。この
各操作レバー1,2を操作することで、その操作量に対
応した駆動速度で上記伸縮用油圧シリンダ5及び起伏用
油圧シリンダ6がそれぞれ駆動されるが、これらの駆動
制御は制御ユニット「U1」と油圧ユニット「U2」とを
備えてなる次述の制御装置において行われる。
う制御装置を、図2に示す制御ブロック図を参照して説
明する。
「U1」と油圧ユニット「U2」とを備えて構成される。
上記制御ユニット「U1」は、伸縮駆動時の制御出力を
演算する伸縮制御出力演算手段11と微分器12と、起
伏駆動時の制御出力を得する起伏制御出力演算手段21
と微分器22とを備えている。また、この制御装置に
は、上記伸縮操作レバー1の操作に対応して出力される
操作信号としての伸縮目標速度「V1」と、上記起伏操
作レバー2の操作に対応して出力される操作信号として
の起伏目標速度「V2」の他に、上記伸縮ブーム33の
位置情報として、上記ブーム長さ検出器3において検出
されるブーム長さ「L」と、上記起伏角度検出器4にお
いて検出される起伏角度「θ」が、それぞれ入力され
る。そして、伸縮動作時における制御出力の演算は上記
伸縮制御出力演算手段11において行われ、また起伏動
作時における制御出力の演算は上記起伏制御出力演算手
段21において行われる。以下、この伸縮制御出力演算
手段11による伸縮動作時の演算と、起伏制御出力演算
手段21による起伏動作時の演算とを、該各制御出力演
算手段11,21の機能とともに、それぞれ説明する。
理 上記伸縮制御出力演算手段11は、上述のように伸縮動
作時の制御出力を演算するものであって、該伸縮制御出
力演算手段11には、上記伸縮操作レバー1からの伸縮
目標速度「V1」の他に、該伸縮目標速度「V1」を微分
器12において微分演算して得られる伸縮目標加速度
「α1」と、上記ブーム長さ「L」と上記起伏角度
「θ」とがそれぞれ入力される。そして、この伸縮制御
出力演算手段11においては、これら各入力情報を受け
て上記伸縮用油圧シリンダ5の伸縮制御出力「VE1」
を演算にて算出し、これを伸縮駆動制御手段13に出力
する。
であり、また上記伸縮駆動制御手段13は、上記油圧ユ
ニット「U2」に設けられて上記伸縮用油圧シリンダ5
への作動油の供給を制御する電磁バルブで構成され、該
伸縮駆動制御手段13は上記伸縮制御出力「VE1」に
相当する電圧が印加されることで、該印加電圧に対応し
た開口面積(即ち、作動油の流量)を実現するようにな
っている。
での演算処理は次のようにして行われる。即ち、従来の
制御出力の演算方法によれば、下記(1)式に示すよう
に、上記伸縮操作レバー1の操作に対応した上記伸縮目
標速度「V1」と伸縮用油圧シリンダ5の動作状態に対
応した伸縮目標加速度「α1」とに基づき、この伸縮目
標速度「V1」を実現し得るような上記伸縮駆動制御手
段13への印加電圧値、即ち、伸縮制御出力「VE1」
を演算にて算出する。
力に影響を与える負荷変動要因である上記伸縮ブーム3
3の位置情報が全く考慮されていないので、その制御精
度が十分とは言えないことは既述の通りである。
上記伸縮用油圧シリンダ5の制御出力の演算に際して、
下記(2)式に示すように、上記伸縮ブーム33の位置
情報としてブーム長さ「L」と起伏角度「θ」とを採用
しこれを演算処理に反映させるようにしている。
出力の演算根拠を図3を参照して説明する。今、伸縮ブ
ーム33の起伏角度を「θ」、その自重を「Fw」とす
ると、上記自重「Fw」による伸縮ブーム33の軸方向
の力、即ち、自重「Fw」を駆動するために上記伸縮用
油圧シリンダ5に要求される力は「Fw・sinθ」と
なる。また、上記自重「Fw」による伸縮ブーム33の
軸方向に直交する方向の力、即ち、上記伸縮ブーム33
の伸縮時に摩擦力を発生させる力は「Fw・cosθ」
となる。ここで、摩擦係数を「μ」とすると、伸縮に伴
う摩擦力は、「μ・Fw・cosθ」となる。尚、上記
伸縮ブーム33は、順次テレスコープ状に嵌挿配置され
た多段伸縮式とされているため、その伸縮長さによって
摺接位置が異なる。このため、上記摩擦係数「μ」は、
伸縮ブーム33のブーム長さ「L」によって変化するこ
とになる。
摩擦力に抗して伸縮ブーム33の自重を駆動するに必要
な作動力「F」は、下記(3)式のようになる。
と、譬え上記伸縮駆動制御手段13の開口面積が同じで
も、該伸縮駆動制御手段13における作動油の流量が減
少する(換言すれば、伸縮用油圧シリンダ5の駆動速度
が低下する)ことになるので、この作動力「F」による
上記伸縮駆動制御手段13の流量低下を見込んでこれを
上記伸縮制御出力「VE1」に反映させるものである。
制御出力の演算に際して、上記伸縮操作レバー1の操作
に対応した伸縮目標速度「V1」と伸縮目標加速度
「α1」の他に、伸縮ブーム33のブーム長さ「L」と
起伏角度「θ」とを考慮することで、従来にも増して高
い制御精度で上記伸縮ブーム33を伸縮駆動させること
ができるものである。
理 上記起伏制御出力演算手段21は、上述のように起伏動
作時の制御出力を演算するものであって、該起伏制御出
力演算手段21には、上記起伏操作レバー2からの起伏
目標速度「V2」の他に、該起伏目標速度「V2」を微分
器22において微分演算して得られる起伏目標加速度
「α2」と、上記ブーム長さ「L」と上記起伏角度
「θ」とがそれぞれ入力される。そして、この起伏制御
出力演算手段21においては、これら各入力情報を受け
て上記起伏用油圧シリンダ6の起伏制御出力「VE2」
を演算算出し、これを起伏駆動制御手段23に出力す
る。
であり、また上記起伏駆動制御手段23は、上記油圧ユ
ニット「U2」に設けられて上記起伏用油圧シリンダ6
への作動油の供給を制御する電磁バルブで構成され、該
起伏駆動制御手段23は上記起伏制御出力「VE2」に
相当する電圧が印加されることで、該印加電圧に対応し
た開口面積(即ち、作動油の流量)を実現するようにな
っている。
理は次のようにして行われる。即ち、従来の制御出力の
演算方法によれば、下記(4)式に示すように、上記起
伏操作レバー2の操作に対応した上記起伏目標速度「V
2」と起伏用油圧シリンダ6の動作状態に対応した起伏
目標加速度「α2」とに基づき、この起伏目標速度
「V2」を実現し得るような上記起伏駆動制御手段23
への印加電圧値、即ち、起伏制御出力「VE2」を演算
算出する。
力に影響を与える負荷変動要因である上記伸縮ブーム3
3の位置情報が全く考慮されていないので、その制御精
度が十分とは言えず、このことは上記伸縮動作における
制御出力の演算の場合と同様である。
は、上記起伏用油圧シリンダ6の制御出力の演算に際し
て、下記(5)式に示すように、上記伸縮ブーム33の
位置情報としてブーム長さ「L」と起伏角度「θ」とを
採用しこれを演算処理に反映させるようにしている。
出力の演算根拠を図4を参照して説明する。
ーム長さに応じて変化する上記自重の水平位置、即ち、
自重「Fw」による転倒側モーメントのアーム長さを
「Rw」、起伏用油圧シリンダ6に必要とされる作動力
を「F」、該起伏用油圧シリンダ6の作動力「F」によ
る安定側モーメントのアーム長さを「Rh」とすると、
モーメントの釣り合いから、下記(6)式が導かれる。
る作動力「F」は下記(7)式のように、ブーム長さと
起伏角度とに依存するアーム長さ「Rw」と起伏角度に
依存するアーム長さ「Rh」とにより変化することが判
る。
かかると、譬え上記起伏駆動制御手段23の開口面積が
同じでも、該起伏駆動制御手段23における作動油の流
量が減少する(換言すれば、起伏用油圧シリンダ6の駆
動速度が低下する)ことになるので、この作動力「F」
による上記起伏駆動制御手段23の流量低下を見込んで
これを上記起伏制御出力「VE2」に反映させるもので
ある。
制御出力の演算に際して、上記起伏操作レバー2の操作
に対応した起伏目標速度「V2」と起伏目標加速度
「α2」の他に、伸縮ブーム33のブーム長さ「L」と
起伏角度「θ」とを考慮することで、従来にも増して高
い制御精度で上記伸縮ブーム33を起伏駆動させること
ができるものである。
段」として伸縮操作レバーと起伏操作レバーとを備え、
これら各操作レバーによって伸縮操作信号と起伏操作信
号とを出力するようにしているが、本願発明は「操作手
段」としてかかる構成に限定されるものでなく、例えば
その操作方向と操作量に対応してブーム先端部を水平直
線移動あるいは垂直直線移動させるように構成された水
平直線操作レバーあるいは垂直直線操作レバーを「操作
手段」として採用することもできる。
ーム式クレーン車の側面図である。
ある。
出力説明図である。
出力説明図である。
長さ検出器、4は起伏角度検出器、5は伸縮用油圧シリ
ンダ、6は起伏用油圧シリンダ、11は伸縮制御出力演
算手段、12は微分器、13は伸縮駆動制御手段、21
は起伏制御出力演算手段、22は微分器、23は起伏駆
動制御手段、30はクレーン車、31は車両、32は旋
回台、33は伸縮ブーム、34は運転室、35は操作
盤、Lはブーム長さ、θは起伏角度、V1は伸縮目標速
度、V2は起伏目標速度、α1は伸縮目標加速度、α2は
起伏目標加速度、VE1は伸縮制御出力、VE2は起伏制
御出力、U1は制御ユニット、U2は油圧ユニットであ
る。
Claims (2)
- 【請求項1】 起伏及び伸縮自在なブームと、該ブーム
を起伏駆動及び伸縮駆動する起伏用油圧アクチュエータ
と伸縮用油圧アクチュエータと、該各油圧アクチュエー
タをそれぞれ駆動制御する起伏用及び伸縮用の各駆動制
御手段と、該各駆動制御手段にそれぞれ操作信号を出力
する起伏用及び伸縮用の各操作手段とを備え、該各操作
手段を操作することで上記ブームを起伏及び伸縮させる
ようにした作業機の制御装置であって、 上記ブームの起伏角度を検出する起伏角度検出器と、 該ブームの伸縮長さを検出するブーム長さ検出器と、 上記ブームを伸縮させる時に上記伸縮用操作手段の操作
信号に加えて、上記ブーム長さ検出器の検出情報に基づ
く上記ブームの伸縮長さと上記起伏角度検出器の検出情
報に基づく上記ブームの起伏角度とを考慮し、作業状態
に適した伸縮制御出力を演算してこれを上記伸縮用駆動
制御手段に出力する制御出力演算手段とを備えたことを
特徴とする作業機の制御装置。 - 【請求項2】 起伏及び伸縮自在なブームと、該ブーム
を起伏駆動及び伸縮駆動する起伏用油圧アクチュエータ
と伸縮用油圧アクチュエータと、該各油圧アクチュエー
タをそれぞれ駆動制御する起伏用及び伸縮用の各駆動制
御手段と、該各駆動制御手段にそれぞれ操作信号を出力
する起伏用及び伸縮用の各操作手段とを備え、該各操作
手段を操作することで上記ブームを起伏及び伸縮させる
ようにした作業機の制御装置であって、 上記ブームの起伏角度を検出する起伏角度検出器と、 該ブームの伸縮長さを検出するブーム長さ検出器と、 上記ブームを起伏させる時に上記起伏用操作手段の操作
信号に加えて、上記起伏角度検出器の検出情報に基づく
上記ブームの起伏角度と上記ブーム長さ検出器の検出情
報に基づく上記ブームの伸縮長さとを考慮し、作業状態
に適した起伏制御出力を演算してこれを上記起伏用駆動
制御手段に出力する制御出力演算手段とを備えたことを
特徴とする作業機の制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04039897A JP4421685B2 (ja) | 1997-02-25 | 1997-02-25 | 作業機の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP04039897A JP4421685B2 (ja) | 1997-02-25 | 1997-02-25 | 作業機の制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10236768A true JPH10236768A (ja) | 1998-09-08 |
JP4421685B2 JP4421685B2 (ja) | 2010-02-24 |
Family
ID=12579566
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP04039897A Expired - Lifetime JP4421685B2 (ja) | 1997-02-25 | 1997-02-25 | 作業機の制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4421685B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101190054B1 (ko) * | 2010-04-05 | 2012-10-12 | 카고텍코리아 (주) | 출력 조절형 카고 크레인 및 그의 출력 조절 방법 |
WO2013044520A1 (zh) * | 2011-09-30 | 2013-04-04 | 长沙中联重工科技发展股份有限公司 | 油缸变幅吊臂及其线速度控制方法和装置 |
KR101278122B1 (ko) * | 2009-01-27 | 2013-06-24 | 매니토웍 크레인 그룹 프랑스 에스에이에스 | 이동가능한 록킹 유닛을 구비한 신축식 크레인 지브에 관한 록킹 시스템 |
-
1997
- 1997-02-25 JP JP04039897A patent/JP4421685B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US9085443B2 (en) | 2009-01-27 | 2015-07-21 | Manitowoc Crane Group France Sas | Locking system for telescopic crane jib with movable locking unit |
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JP4421685B2 (ja) | 2010-02-24 |
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